用于同步化同步的磁阻电动机械的方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及在电动机械控制设备的领域中的应用，并且尤其涉及控制其旋转物体受到速度瞬变影响的同步的磁阻电动机械的方法。
[0002]本发明还涉及用于实现以上所提及的方法的计算机程序产品，以及在其上加载该计算机产品的逆变器。
【背景技术】
[0003]已知用于控制电动旋转机械的操作、被采用作为电动发电机和/或电动马达的设备。
[0004]具体地，当电力信号被持续地供应到电动机械时，通常被称作逆变器的这些控制设备能够通过调整电力信号的电参数来控制电动机械的操作。
[0005]然而，当其旋转物体受到速度瞬变影响时，在控制电动机械的操作的领域中尤其感受到该需求。
[0006]这些瞬变发生在配电网络中的物理中断之后、或者临时的电压下降之后或者可能当不希望的或不期望的切断向逆变器供应电力时。
[0007]由于这些瞬变，在逆变器与旋转物体之间的同步性尤其难以恢复。
[0008]具体地，在瞬变期间，机械中的速度变化可以由于内摩擦或负载电阻而减少、或者由于存在能够将驱动转矩传输到电动机械的轴的外部设备而维持或进一步增加。
[0009]通过外部设备稳定化和/或关机动作典型地恢复机械的控制，其需要相当长的时间。
[0010]因此，在用于使用瞬变影响的电动机械的设施或设备的恢复成本上，这些方法具有特别不利的影响。
[0011]在避免这一缺陷的尝试中，已经提出了用于由逆变器所控制的旋转电动机械的具体类型的优化的控制方法。
[0012]如果电动机械是异步类型，则通过注入具有适合于电动机械的操作范围的频率的适当电压并且通过随后检测结果生成电流的信号，可以确定旋转物体的旋转速度。
[0013]然而，如果电动机械是同步类型，则通过生成处于低频率的高噪声的非常高的叠加的电压和电流，可以确定旋转物体的旋转速度。如果在相同环境中安装很多电动机械，则这是尤其严重的缺陷，并且可以受到速度瞬变的影响，引起高噪声的排放。
[0014]此外，在无传感器的电动机械中，旋转物体的同步需要非常长的时间，通常为几秒。
[0015]替选地，当电动机械是永磁体或同步磁阻类型时，使用安装于机械的驱动轴或集成到逆变器中的适合的外部传感器，检测旋转物体的旋转速度或角位置。
[0016]这个解决方案的首要的缺陷是，外部传感器的供应减少了同步的磁阻电动机械的可靠性。
[0017]这些传感器具有引起频繁故障或者需要周期更换的磨损机械部件。
[0018]这个解决方案的进一步的缺陷是，传感器的使用增加了电动机械的整体维护成本。
[0019]此外，更换传感器需要电动机械的暂时关机，从而显著地减少其整体效率。
[0020]而且，传感器的使用可以增大逆变器的结构的复杂性并且增加电动机械的整体尺寸。
【发明内容】
[0021]本发明的目的是通过提供在电源切断瞬变之后控制同步的磁阻电动机械的方法来避免上述缺陷，该方法是高效率的并且相当有成本效率的。
[0022]本发明的具体目的是提供在瞬变之后控制同步的磁阻电动机械的方法，同时减少可听范围中的噪声的排放。
[0023]本发明的进一步的目的是提供在瞬变之后控制同步的磁阻电动机械的方法，其能够减少用于电动机械的制造和维护成本。
[0024]本发明的进一步的目的是提供在瞬变之后控制同步的磁阻电动机械的方法，其能够改善电动机械的整体效率。
[0025]本发明的另一个重要的目的是提供在瞬变之后控制同步的磁阻电动机械的方法，其能够改善相对紧凑的机械并且降低逆变器的复杂性。
[0026]通过控制如权利要求1所限定的同步的磁阻电动机械的方法，来实现如下文所较佳说明的这些和其他目的。
[0027]该具体的方法将提供在正常供电条件期间和瞬变期间同步的磁阻电动机械的无传感器控制(即不使用传感器)。
[0028]根据从属权利要求限定本发明的优选实施例。
【附图说明】
[0029]当阅读本发明的方法的优选的、非排他性的实施例的详细描述时，本发明的另外的特征和优点将变得显而易见，本发明的方法的实施例被描述作为有助于所附的附图的非限定性示例，其中:
[0030]图1是控制受到速度瞬变影响的同步的磁阻电动机械的方法的方框图；
[0031]图2示出图1的方法的流程图；
[0032]图3示出由逆变器所控制的同步的磁阻机械的布线图。
【具体实施方式】
[0033]所附的图1示出了控制如图3所示出的同步的磁阻电动机械的方框图，并且该同步的磁阻电动机械通常被称作E，包括连接到在图中未示出的负载或外部致动器的旋转物体M和电力端子T。
[0034]具体地，同步的磁阻电动机械可以是用于生成要被馈送到远程和/或局域配电网络的电源的发电机，或者可以是适用于向使用的外部点和/或驱动轴提供转矩的电动马达。
[0035]典型地，同步的磁阻电动机械的旋转物体M可以受到由暂时的电源电压故障所引起的速度瞬变的影响，并且例如通过切断在配电网络中的电力被生成。
[0036]另外，当电动机械关闭时，旋转物体M还可以受到由连接于驱动轴的负载上的外部动态压力所引起的速度瞬变的影响。
[0037]例如，由通过风力涡轮机的刀片上的阵风或者通过通风管道的风扇上的气流所生成的转矩，可以引起这些瞬变。
[0038]此外，连接到此的电动机械E和/或逆变器C (如果有)是无传感器类型，该无传感器类型被典型地用于检测旋转物体的瞬态旋转速度或者用于测量在机械线圈中的剩余磁化电压。
[0039]根据本发明的独特的特征，该方法基本地包括步骤a)在瞬变之后，将具有预定振幅(νε)和持续时间(Te)的控制电压Ve施加到端子，该电压生成在机械E中的电流I1，这样的电流具有根据在控制电压Ve的频率f ε与旋转物体M的机械旋转频率f μ之间的频率差分而改变的谐波光谱S。
[0040]通过步骤b)检测用于恢复电力和机械E的同步旋转控制的生成电流IJg随该步骤。
[0041 ]当(由于速度瞬变)旋转物体M的瞬时旋转参数未知时，该方法将能够恢复控制电动机械E的操作。
[0042]方便的是，控制电压Ve可以具有特别短的持续时间T Co优选地，控制电压Ve的持续时间1^可以包括在少于2秒的范围之中，并且还可以是小于I秒。
[0043]控制电压％可以是具有预定频率f ε的直流(DC)或者交流(AC)类型。
[0044]此外，控制电压Vc的振幅V c和频率f c在其的应用期间可以是固定的或可变的。
[0045]有利的是，控制电压Ve的频率f ε和振幅V ^二者在贯穿应用的持续时间T ε都是可变的。
[0046]通过电动机械E的逆变器可以自动调整控制电压Ve的振幅V c^P /或频率f Co
[0047]替选地，可以通过操作员手动调整控制电压Vc。
[0048]具体地，电动机械E的等效阻抗Xeq将根据控制电压V ε的频率f而改变。
[0049]根据本发明的优选的非限制性实施例，控制电压％可以是具有振幅V啲正弦电压，该正弦电压根据电动机械E的等效阻抗)(eq和期望的生成电流I i的值而变化。
[0050]方便的是，控制电压％可以在旋转物体M上生成预定的附加转矩以维持旋转物体M的惯性旋转速度实质上不改变。
[0051]具体地，控制电压Vc可以具有这样的振幅以至于产生小于电动机械E的额定转矩的5%的附加转矩。
[0052]此外，附加转矩可以是根据由于控制电压Vc的应用的电动机械E中所生成的通量的瞬时特征的制动或加速转矩。
[0053]有利的是，控制电压可以适用于生成生成电流I1，该生成电流^的谐波光谱具有在人类可听范围中实质上为零的谐波分量。
[0054]具体地，生成电流可以具有谐波光谱S，该谐波光谱S具有处于可听范围的高敏感区域的、实质上为零或者非常低的平均值。
[0055]例如，谐波光谱S可以具有在从400Hz到2KHz的频率范围中的实质上为空或者非常低的平均值，并且将取决于差分值- fM)。
[0056]因此，在控制电压％的应用的期间，电动机械E将不发出噪声或发出非常小的噪声。
[0057]这将允许控制安装在相同环境中并且受到速度瞬变影响的多个同步磁阻电动机械，而不发出高噪声。
[0058]方便的是，如图2中所最佳示出的，该方法可以包括步骤c)将生成电流I1分解到以实质上90°偏移形成的一对矢量电流Id，Iq中。
[0059]具体地，可以从与提供到电动机械E的端子的控制电压Ve相关联的角Φ νε开始生成电流I1的这种分解。
[0060]此外，针对分解生成电流1肩一对矢量电流Id，Iq中，可以移除基本电流的(由于应用到端子的控制电压Ve所产生的)谐波分量。
[0061]方便的是，该方法可以包括步骤d)使用高通滤波器(HPF)来对矢量电流Id，Iq进行滤波，以消除直流并且获取具有根据旋转物体M的瞬时旋转速度而改变的电参数P的已滤波的矢量电流I’ d，I’ q。
[0062]高通滤波器(HPF)可以具有预定的数学重量，其适用于允许在矢量电流Id，Iq中移除任何剩余直流。
[0063]在滤波步骤d)中所获得的已滤波的矢量电流可以是以90°偏移的、具有相等振幅的实质上的正弦电流。
[0064]方便的是，如图2中所最佳示出的，该方法可以包括步骤e)将电动机械的旋转物体的瞬时旋转角度设置为处于初始值θ ιη。
[0065]此外，通过步骤f)调整瞬时旋转角度0ist以确定同步的旋转角度Θ sin。，可以跟随角度设置步骤e)，该旋转角度0sin。实质上于旋转物体M的机械旋转角度θ M同相。
[0066]该方法可以进一步包括步骤g)向电动机械E提供矢量电流Ial，该矢量电流!^具有被计算作为同步角度Θ sin。的函数的旋转角度Θ 31和在预定的时间间隔中从零增加到额定值的转矩分量Ial—
[0067]电源电压Ial的转矩分量I al—tM^的从零到额定值的逐步增加